(57)【要約】【課題】信頼してウェーハ上のＥＢＲ線の位置を検出することができる別な方法を提供する。【解決手段】本発明はフォトレジスト層を有するウェーハを光学的に映す方法に関し、ウェーハ表面上の画像領域が光で照射され、励起光による照射のために発された蛍光ライトに基づいて画像領域において蛍光画像が得られる。【選択図】図２
2006352113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−３６０ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の光を用いてウェーハの表面の画像領域を照射し、
−励起光による照射のために発された蛍光ライトから画像領域の蛍光画像を映すステップを有する、フォトレジスト層を有するウェーハを光学的に映す方法であって、
光は多色であり、蛍光画像はカラー画像である方法。
【請求項２】
蛍光画像が暗視野で得られる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
蛍光画像に加えて、暗視野画像が照射された画像領域の散乱光からの画像領域から得られる請求項１に記載の方法。
【請求項４】
蛍光画像と暗視野画像が同時に得られる請求項３に記載の方法。
【請求項５】
蛍光画像と暗視野画像が同じ広がりで同じカメラにより得られる請求項３に記載の方法。
【請求項６】
蛍光画像がカラーカメラにより得られ、暗視野画像が単色カメラにより得られる請求項３に記載の方法。
【請求項７】
単色カメラがカラーカメラより高い解像度を有する請求項６に記載の方法。
【請求項８】
１又は２つのカメラが１又は２つのリニアアレーカメラであり、画像領域が直線の広がりを有し、イメージングの間その広がりと垂直な方向にウェーハ表面に対して移動する請求項６に記載の方法。
【請求項９】
画像領域がウェーハの中心に向かって半径方向に指向し、ウェーハが移動のために中心軸の周りに回転する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
画像領域がウェーハエッジで画定されたウェーハ上の円環を走査する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
画像領域がウェーハのエッジビード除去線を覆う請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
イメージング後に蛍光画像の評価が実行され、エッジビード除去線の位置が識別される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
イメージング後に蛍光画像の評価が実行され、画像内の領域が分類される請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
イメージング後に蛍光画像が、画像又は複数の画像のヒストグラムを創出し、ヒストグラムから閾値を見出し、画像と閾値を比較し、及び比較に基づいて画像内の領域を分類することで評価される請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
分類された領域がエッジビード除去線により分離されたウェーハ上の領域に対応する請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
蛍光画像が暗視野画像と比較される請求項３に記載の方法。
【請求項１７】
フォトレジストに加えられた蛍光染料を有する、ウェーハ上の半導体要素の製造のためのフォトレジスト。
【請求項１８】
−蛍光エッジビード除去液を用いてウェーハからフォトレジストを部分的に除去し、
−３６０ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の光を用いてウェーハの表面の画像領域を照射し、
−励起光による照射のために発された蛍光ライトから画像領域の蛍光画像を映し、
−蛍光エッジビード除去線を識別することで蛍光画像を評価するステップを有する、エッジビード除去及びウェーハ検査のための方法であって、
蛍光エッジビード除去液はフォトレジストが残った領域に向かってエッジビード除去線に入り込み、光は多色であり、蛍光画像はカラー画像である方法。
【請求項１９】
エッジビード除去液が溶剤と別な蛍光染料から構成される、ウェーハからフォトレジストを少なくとも部分的に除去するためのエッジビード除去液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェーハを検査する方法、特にエッジビード除去においてエッジビード除去線（ＥＢＲ線）を検出する方法に関する。本発明は、ウェーハの検査とＥＢＲ線の検出に役立つエッジビード除去の方法にも関する。さらには、本発明はフォトレジストとエッジビード除去液に関する。
【０００２】
リソグラフィーに基づく半導体製造工程では、フォトレジストが遠心スピンコーティング法においてウェーハの表面に塗布される。ウェーハを中央軸周りに高速に回転させることで、フォトレジストは表面上に薄いコーティングで広がる。エッジ表面効果のため、フォトレジストはウェーハのエッジに堆積し、ビードを形成する。ゆえに、ビードと共にウェーハのエッジにおけるフォトレジストを除去する必要があることが知られている。エッジビード除去液、すなわち溶剤により、フォトレジストのない表面を有するウェーハのエッジに円環が生じる。
【０００３】
ウェーハ製造における品質管理では、フォトレジスト除去の完全さと、フォトレジストを有する領域と有しない領域の境界線、いわゆるエッジビード除去線（ＥＢＲ線）の所定の位置を検出するための検査法が開発されてきた。
【背景技術】
【０００４】
前記のタイプの方法は特許文献１に開示されている。この方法では、ＥＢＲ線を検出するために、ブランクウェーハ表面とフォトレジスト表面への入射光の偏光の異なる効果が利用される。
【０００５】
【特許文献１】ＵＳ２００４／０２２３１４１Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ゆえに、本発明の目的は、信頼してウェーハ上のＥＢＲ線の位置を検出することができる別な方法を提供することで従来技術を補充することである。本発明の別な目的は、検査法に適応したエッジビード除去の方法を提供することである。さらに、本発明の目的は、本発明に適応したフォトレジスト及びエッジビード除去液を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この目的は次の方法ステップによりフォトレジスト層を有するウェーハを光学的に映す（イメージングする）方法により達成される。つまり、３６０ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の光を用いてウェーハの表面の画像領域を照射し（ここで、光は多色である）、励起光による照射のために発された蛍光ライトから画像領域の蛍光画像を映す（ここで、蛍光画像はカラー画像である）。
【０００８】
この目的はエッジビード除去の方法及び次のステップを有するウェーハの検査方法によっても達成される。ステップは、蛍光ＥＢＲ液を用いてウェーハからフォトレジストを部分的に除去し（ここで、蛍光ＥＢＲ液はフォトレジストの残っている領域に向かってＥＢＲ線内に広がる）、３６０ｎｍ〜５００ｎｍの波長範囲の光を用いてウェーハの表面の画像領域を照射し（ここで、光は多色である）、励起光による照射のために発された蛍光ライトから画像領域の蛍光画像を映し（ここで、蛍光画像はカラー画像である）、蛍光ＥＢＲ線を識別することで蛍光画像を評価（evaluate）するステップを有する。
【０００９】
光はレーザ、ＬＥＤ、又は白熱電球、水銀灯若しくはアーク灯などのインコヒーレント照明光源から来る。光は単色又は多色であり、フィルタで制限されたスペクトルを有する。画像プロセスでは、入射光の波長はカットフィルタ又は帯域フィルタなどのフィルタでフィルタをかけられる。画像領域はウェーハの表面上の単一の測定スポット又はウェーハ表面の部分画像又は全体画像である。ウェーハの表面上のそれぞれのサポート位置も考えられる。画像プロセスでは、蛍光ライトは、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、リニアアレーカメラ又はマトリクスアレーカメラなどの検出器、又はＳＥＶによっても検出することができる。
【００１０】
イメージングのための光の波長範囲は３６０ｎｍ〜５００ｎｍの領域にあるのが好ましい。この波長範囲では、特に良好な一般的フォトレジストの蛍光を誘発することができる。
【００１１】
照明光は多色であると好ましい。これは、ウェーハ上の様々な層が蛍光を誘発するための特定の励起波長で励起される点で有利である。多色光は１つ又は複数のスペクトルバンド又は複数の単一線を有する。理想的には、照明のスペクトル範囲はウェーハにある基板の励起波長に適応する。
【００１２】
映された蛍光画像はカラー画像であると有利である。異なる層は異なる波長で蛍光を発し、又は異なる層圧又は重なった層により様々に影響される。カラー画像を使用すると、ウェーハの表面の増加した構造情報が映される利点がある。
【００１３】
蛍光画像は照明の暗視野で映されると好適である。これは、より強力な照明光が蛍光ライトを有する強度に重ならない点で有利である。例えば、検出器の上流の励起された照明光の散乱部分をフィルタに通すために、フィルタが画像光路に位置決めされる。
【００１４】
本発明の実施形態によれば、蛍光画像が得られると、画像領域の暗視野が照射された画像領域の散乱光からさらに映される。これは、蛍光ライトと散乱光の両方から構造情報が得られる点で有利である。散乱光は蛍光を励起させるのに使用される照明からの散乱光である。しかしながら、別な光源を使用することも考えられる。しかし、蛍光ライトの波長は散乱光の波長と合う必要はなく、それでそれらは画像ビーム経路のフィルタによりそれぞれの検出器に割り当てられ又は対応する画像は単色カメラで識別される。
【００１５】
本発明の別な実施形態によれば、蛍光ライトと暗視野光は同時に映される。これは、検査プロセスが短めの時間周期内で実行され、ウェーハを再び調節する必要がない点で有利である。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、蛍光ライトと暗視野光は同じ広がりを有し、同じカメラで映される。暗視野画像と蛍光画像は同じ光源で発生する。これを実現するために、暗視野画像のスペクトル範囲である光源のスペクトル範囲は画像ビーム経路の蛍光ライトのスペクトル範囲に対して著しく弱められ、それで暗視野画像の強度はほぼ蛍光画像の強度になる。蛍光ライトのスペクトル範囲は光源のスペクトルからフィルタをかけられ、又はこれらのスペクトルのない対応する光源が選択される。このようにして、暗視野画像により引き起こされる蛍光画像の露光過度又はその逆が防がれる。
【００１７】
ある実施形態では、蛍光画像はカラーカメラで映され、暗視野画像は単色カメラで映される。これは、２つのビーム経路が互いに無関係に光学的にフィルタにかけられる点で有利である。このようにして、フィルタはカラーカメラの上流で照明光をフィルタにかけ、単色カメラの上流で蛍光ライトをフィルタにかける。
【００１８】
好ましい実施形態では、単色カメラはカラーカメラより高い解像度を有する。これは、カメラがそれぞれのタイプの情報に適応する点で有利である。蛍光画像では通常、詳細な構造情報というよりもカラー勾配が必要である。他方で、通常カラー情報というよりも詳細な構造情報は暗視野画像の要件である。これは、カメラの提案された専門化により実現される。
【００１９】
本発明の別な実施形態によれば、１又は２つのカメラが１又は２のリニアアレーカメラであり、画像領域は直線の形状で延び、イメージングの間延びと垂直な方向にウェーハ表面に対して移動する。これは、ウェーハ表面の直線走査が実現される点で有利である。直線構造の結果、画像領域は比較的小さく、移動のために短い時間周期の間だけ同じ場所にとどまる。その結果、入射照明光の強度は特に高く選択され、それで蛍光効果が特に効率的に引き起こされる。画像領域の小さい幅の延びのために、斜めイメージングの焦点深度の問題はない。
【００２０】
本発明の好ましい実施形態によれば、画像領域はウェーハの中心への半径方向を有し、ウェーハは移動のために中心軸の周りに回転する。前記の方向と移動はウェーハの特定の回転対称形状に対応する。従って、急な反転移動によるウェーハ表面の蛇行走査は避けられ、ゆえに測定の精度は増す。
【００２１】
別な実施形態によれば、画像領域はウェーハ表面上のウェーハエッジで画定された円環を走査する。好ましい実施形態では、画像領域はウェーハのＥＢＲ線を覆う。この方法は特にＥＢＲ線の周りの領域のイメージングに最適である。イメージングの結果は、ＥＢＲ線の領域のウェーハ表面上の円環とウェーハの周囲線の画像である。得られた画像は円環又はゆがみのある真っ直ぐで細長いバンドとして示される。これにより、画像は、例えば角度位置と画像に示された構造のために中央又はエッジまでの距離を示すディスプレイ画面にすぐに示される。
【００２２】
イメージングの後蛍光画像が得られ、ＥＢＲ線が識別されることは特に有利である。画像及びウェーハのＥＢＲ線の位置の識別は別な処理に必要なウェーハエッジの領域における最重要かつ基本的な情報である。
【００２３】
蛍光画像はイメージング後に評価されると有利であり、画像内の領域は分類される。領域は一方でフォトレジストが存在するウェーハの領域であり、他方でフォトレジストが除去されたウェーハの領域である。階段状のエッジビード除去線があるとき、すなわちウェーハの個々の層がウェーハエッジに向かう方向の様々な広がりを有するときなど、別な領域も考えられる。
【００２４】
イメージング後に蛍光画像が、画像又は複数の画像のヒストグラムを創出し、ヒストグラムから閾値を見出し、画像と閾値を比較し、及び比較に基づいて画像の領域を分類することで評価されると好ましい。
【００２５】
分類のために示された方法はデータ処理システムの特定の速度により実現できることが分かった。
【００２６】
ＥＢＲ線により分離されたウェーハの領域は分類された領域に対応すると特に有利である。２つの領域はフォトレジストのある又はない領域である。ゆえに、２つの領域の境界線はＥＢＲ線の位置に対応する。このようにして、異なる領域の識別がＥＢＲ線の位置の識別に導く。
【００２７】
本発明の実施形態によれば、蛍光ライトは暗視野光と比較される。ＥＢＲ線は暗視野画像におけるエッジ反射として示される。蛍光画像におけるＥＢＲ線の決定は比較により確認される。暗視野画像におけるＥＢＲ線の位置も、蛍光画像が例えば複数の平行線構造を有するとき蛍光画像を用いて識別される。
【００２８】
本発明によれば、前記の目的は、蛍光染料をフォトレジストに加えることでウェーハ上の半導体要素の製造のためのフォトレジストにより達成される。フォトレジストは通常幾らか蛍光性を有するが、時々ほとんどそれがない。さらに蛍光染料を加えることで、ウェーハ上のフォトレジストの存在及びウェーハ上のフォトレジストの領域の広がり及び位置が前記の方法により確かに識別できる。
【００２９】
蛍光染料を加えた前記のフォトレジストの使用は前記の方法によりなされると好ましい。
【００３０】
蛍光ＥＢＲ液を用いることにより、蛍光分子がＥＢＲ工程においてフォトレジストのＥＢＲ線に入り込む（拡散する）。このようにして、フォトレジストの蛍光能力は特にＥＢＲ線の領域で確立され、増加する。これにより、ＥＢＲ線は前記の方法において蛍光画像において効率的に強調される。この場合、フォトレジストは蛍光特性を有する必要はない。これは、本方法はフォトレジストが使用されるかどうかに無関係だからである。
【００３１】
本発明によれば、前記の目的は、ＥＢＲ液を溶剤と別な蛍光染料から構成してウェーハからフォトレジストを少なくとも部分的に除去するためのＥＢＲ液により達成される。ここで蛍光染料は、溶剤と混合できる、溶剤より大きい蛍光性を有する物質である。蛍光染料を加えることで、溶剤の存在は蛍光性により特に効率的に検出できる。蛍光染料がフォトレジストの波長と異なる波長で蛍光を発する場合、フォトレジスト層の境界はＥＢＲ線において特に効率的に検出できる。
【００３２】
好ましくは蛍光ＥＢＲ液は前記のように実行される方法のために用いられる。
【００３３】
前記の方法の１つのために別な蛍光染料を有する蛍光ＥＢＲ液を用いることは特に有利である。溶剤の別な蛍光染料のために、ＥＢＲ線の蛍光性を増加させるためのＥＢＲ液の能力は特に高まる。
【００３４】
本発明は実施例の概略図に則してより詳細に以下に説明される。同じ参照番号はそれぞれの図面を通して同じ要素を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
図１は回転装置２０で保持されたウェーハ１０を示す。ウェーハの中央軸１１は回転手段の回転軸２１と同心である。フォトレジスト層１４が、ウェーハエッジ１２からある距離にあるＥＢＲ線１５まで延びたウェーハ上にある。画像手段３０がウェーハの上に設けられる。画像手段は、照明手段４０と画像手段５０からなる。照明手段４０は、光源４１、簡単には対物レンズ（レンズアセンブリ）であるビームシェーパ４２及び光学フィルタ４３からなり、どれも照明ビーム経路６１にある。照明手段４０の照明ビーム経路６１は画像領域６２のウェーハの表面に入射する。画像領域６２は、画像手段５０により光学フィルタ５１とレンズ５２を介してカラーＣＣＤリニアアレーカメラ５３に映される。ここで、照明ビーム６１の入射角度６４は画像手段の画像ビーム６３の反射角度６５より大きい。入射角度と反射角度が等しくないために、暗視野画像が実現される。フィルタ４３は所期の蛍光波長の範囲の波長を弱める。フィルタ５１は所期の蛍光波長の範囲外の波長を弱める。このようにして、ＣＣＤリニアアレーカメラ５３は蛍光画像と散乱光画像を画像領域６２から検出する。カラーＣＣＤリニアアレーカメラ５３はデータリンク７１を介して画像処理手段７０に接続している。画像処理手段７０は画像領域のカメラ画像を受信するだけでなく、回転手段２０の回転のために隣接する映された画像領域を画像に結合する。
【００３６】
図２はウェーハ１０と、照明手段４０及び画像検出手段５０を備えた画像手段の平面図である。エッジ領域１３はウェーハエッジ１２に隣接している。エッジ領域１３では、ＥＢＲ線はウェーハエッジ１２と同心である。フォトレジスト層はウェーハ中央に向かってＥＢＲ線の内側に延びる。ＥＢＲ領域１６はＥＢＲ線の外側にある。画像領域６２は、ＥＢＲ線１５をわたってウェーハ中央に向かってＥＢＲ領域１６にわたる線の形状でウェーハエッジ１２から始まるエッジ領域１３の領域に延び、フォトレジスト１４の領域に至る。照明ビーム６１は、ＥＢＲ線に対する接線として平面図における画像領域のＥＢＲ線の領域の周りに中心を有する。画像ビーム６３はＥＢＲ線から接線方向に反射する。ウェーハ１０は画像領域６２の下の回転手段により回転する。このようにして、画像領域６２は線の形状でウェーハのエッジ領域１３を走査し、画像処理手段７０を介して環状面としてそれを映す。
【００３７】
図３は、蛍光画像の部分図８０と散乱光に基づく暗視野画像の部分図８１を示す。２つの画像はウェーハのエッジ領域１３上の同一の部分領域から取られている。領域８２はウェーハのエッジビード除去領域１６を示す。線又は領域境界８３はＥＢＲ線１５を示す。蛍光画像において暗めに示された領域８４は第１フォトレジスト領域を示し、領域８５は第２フォトレジスト領域を示す。暗視野画像では、蛍光画像において検出できる欠陥８６などの様々な別な欠陥が見られる。これはフォトレジストのストレイドロップでもよい。２つのフォトレジスト領域が蛍光画像８４と８５において認識でき、より異なる方法ではカラー画像の画像コントラストとして認識できる黒と白の画像の明るさコントラストがここでは示されている。
【００３８】
図４は蛍光画像８０の明るさヒストグラムを示す。軸９２は画像の明るさ値を示し、軸９１は画像の明るさ値の度数を示す。取り除かれたフォトレジストを有する領域８２は左側の暗い値の領域に見られる。そこに蛍光ライトを発生するフォトレジストはなく、そのためこの領域は画像では暗いままである。第１フォトレジスト領域を表す平均値に小さめのピーク８４がある。それは蛍光画像８０ではダークグレーとして見られる。明るい方の値では、画像８０の第２フォトレジスト領域に対応する別なピーク８５がある。それは蛍光画像８０ではライトグレーとして示されている。フォトレジストのない領域のピーク８２と第１フォトレジスト領域のピーク８４の間で最小値８３が際立っている。明るさ軸９２上の最小値８３の位置は蛍光画像のＥＢＲ線を識別するための閾値を示す。閾値より低い明るさを有する明るさ値はＥＢＲ領域内にあると定められ、閾値より高い明るさを有する明るさ値はフォトレジスト領域内にあると定められる。このようにして、計算により画像の２つの領域を分け、計算により２つの領域の間の分離線としてＥＢＲ線を自動的に得ることが可能である。
【００３９】
図５はＥＢＲ線の領域におけるウェーハの断面を示す。本発明の方法によりウェーハはエッジビードを除去されている。通常エッジビード除去は、ＥＢＲ液がエッジ領域の回転するウェーハの表面に吹きかけられるウェット遠心法で実行される。これはフォトレジストを溶かし、遠心力のために外側に向かって運ばれ、従って溶けたフォトレジストをウェーハの表面から洗い落とす。この工程では、図示されたようにＥＢＲ線１５が形成される。ＥＢＲ液はフォトレジストに入り込み、それを柔らかくするので、洗い落とすことができる。拡散領域１７では、ＥＢＲ液は残りのＥＢＲ線１５にも入り込む。蛍光ＥＢＲ液を用いた結果、拡散領域１７は蛍光を示す。ゆえに、これから得られた蛍光画像では蛍光拡散領域１７のためにＥＢＲ線１５はすぐに認識できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の方法のための装置の側面図である。
【図２】本発明に従う方法のための装置の平面図である。
【図３】本発明に従う方法のための蛍光画像と暗視野画像である。
【図４】本発明に従う方法のための蛍光画像のヒストグラムである。
【図５】ウェーハエッジの領域におけるウェーハの半径方向の断面側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ウェーハ
１１  中央軸
１２  ウェーハエッジ
１３  エッジ領域
１４  フォトレジスト層
１５  ＥＢＲ線
１６  ＥＢＲ領域
１７  拡散領域
２０  回転手段
２１  回転軸
４０  照明手段
４１  光源
４２  ビームシェーパ
４３  光学フィルタ
５０  画像検出手段
５１  光学フィルタ
５２  レンズ
５３  ＣＣＤリニアアレーカメラ
６１  照明ビーム
６２  画像領域
６３  画像ビーム
６４  入射角度
６５  反射角度
７０  画像処理手段
８０  蛍光画像
８１  部分図
８２  領域
８３  最小値
８４  ピーク
８５  ピーク
８６  欠陥
９１  軸
９２  軸
【図１】
2006352113.tif 000003
【図２】
2006352113.tif 000004
【図４】
2006352113.tif 000005
【図５】
2006352113.tif 000006
【図３】
2006352113.tif 000007